Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Сэв - совет экономической взаимопомощи- организация, объединяющая ряд социалистических стран, действовавшая с 1949 по 1991 годы
Самая известная серия: 4А (разработана в 1969-1972). Мощность: от 60 Вт до 400 кВт. Отметим, что в пределах серии значение мощностей двигателей выбирается с учетом ряда предпочтительных чисел. Наиболее распространены ряды R5, R10, R20, R40. В пределах ряда Rn каждое следующее число равно предыдущему, умноженному на . Таким образом, число в обозначении ряда представляет собой степень корня из 10 и одновременно показывает количество членов в пределах ряда от 1 до 10 (исключая 10) [3]. Номинальное напряжение: 220В, 380В, для больших мощностей также и 660 В. Напоминаю, что в качестве числового значения указывается действующее значение линейного напряжения. В качестве номинального напряжения для АД может быть указано 220/380 и 380/660. Это означает, что двигатель может работать на одну и ту же нагрузку от источников питания с двумя уровнями напряжения переменного тока. При меньшем уровне его обмотки должны быть соединены по схеме треугольник, при большем уровне – по схеме звезда. В целях экономии меди, электродвигатели мощностью 250 кВт и выше выполнялись на напряжение 6 (10) кВ [11]. Частота напряжения питания: 50 Гц. Отдельная модификация – 60 Гц. Синхронная частота вращения: 500, 600, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин. Габаритные размеры: Диаметр: в зависимости от мощности - 17 высот вращения от 50 до 355 мм. Длина: в рамках каждой высоты вращения двигатели могут быть выполнены на различную длину. Исполнения по длине корпусов обозначаются S (small/малые), M (medium/средние), L (large/большие). Исполнение: два варианта АД основного исполнения, отличающиеся системой охлаждения и степенью защиты от влияния окружающей среды. 1) Закрытое исполнение. Отсутствуют вентиляционные окна. Охлаждение осуществляется за счет наружного обдува при помощи внешнего вентилятора, который расположен на валу двигателя и прогоняет воздух между кожухом и корпусом (IP44). Защищен от брызг любого направления и от мелких деталей и инструментов (1мм). 2) Защищенное исполнение. В обозначении буква Н (для закрытых АД дополнительной буквы не предусматривается). От капель, падающих под углом 60 градусов к вертикали, и от соприкосновения персонала с токоведущими частями (IP23). Вентиляционные окна располагаются в нижней части двигателя. На роторе располагаются лопатки, которые, вращаясь, всасывают воздух через торцевые окна и выталкивают его в боковые окна.
Показатели надежности: средний срок службы – не менее 15 лет при наработке 40000 ч; средний срок службы до первого капитального ремонта – 8 лет при наработке 20000 ч, вероятность безотказной работы – не менее 0,9 за 10000 ч. Исполнения АД Исходя из области применения АД делятся на: 1) АД общего назначения (условия эксплуатации – обычные, специальные требования к показателям двигателя – отсутствуют). В этом случае используют основное исполнение АД. 2) АД специального назначения (требования к тем или иным показателям АД – повышенные). В этом случае используют модификации АД, также входящие в состав серии. Модификации АД [17]. АД с повышенным пусковым моментом (4АР). Используются для приводов механизмов, имеющих большие статические и инерционные нагрузки при пуске. Для повышения пускового момента конструкция ротора у таких двигателей выполняется с двойной короткозамкнутой клеткой. АД с повышенным скольжением (4АС). Используются для приводов механизмов с пульсирующей нагрузкой, а также механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме S3 (большая частота пусков и реверса). Это достигается изготовлением обмотки ротора из материала с повышенным удельным сопротивлением. Многоскоростные АД с переключением числа пар полюсов. Используются для приводов, требующих ступенчатого регулирования частоты вращения. Эти двигатели отличаются от обычных исполнением обмотки статора. Выпускаются двух-, трех- и четырехскоростные АД. АД серии 4А с фазным ротором (4АК при IP44, 4АНК при IP23). Применяются для привода механизмов, требующих плавного регулирования частоты вращения, а также для работы в тяжелых условиях пуска. Малошумные АД. Двигатели предназначены для работы в приводах с повышенными требованиями к уровню шума. От основного исполнения АД отличаются более точной обработкой посадочных мест, улучшенной балансировкой, подшипниками более высокого класса по точности и по виброшумовым характеристикам, конструкцией вентиляционного узла. Двигатели обозначаются дополнительной буквой Н после обозначения числа полюсов, например 4A132S4HY3.
Другие исполнения согласно ГОСТ-27471-87: Асинхронная двигатель двойного питания Асинхронный глубокопазный двигатель Вращающийся многоскоростной асинхронный двигатель Асинхронный двигатель с двойной беличьей клеткой Асинхронный двигатель с массивным ротором Асинхронный двигатель с полым ротором Асинхронный двигатель с расщепленной фазой Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением Конденсаторный асинхронный двигатель При специфических условиях эксплуатации используют специализированные исполнения АД - тропическое исполнение (в обозначении – после числа полюсов – Т); - химически стойкое исполнение; - влагоморозостойкое исполнение; - пылезащитное исполнение и т.д. Отличаются друг от друга применением соответствующей изоляции, типом обмоточных проводов, антикоррозионным покрытием деталей и узлов, наличием и типом уплотнений по линии вала. Ряд отдельных исполнений обусловлен областью применения АД: - лифтовые АД; - частотно-регулируемые АД для станков; - АД сельскохозяйственного назначения (обозначение – СХ; имеют повышенный пусковой момент, что обеспечивает их запуск и устойчивую работу при пониженном напряжении); - АД для рудничных работ; - АД для привода деревообрабатывающих станков; - АД для текстильной промышленности (Т). Другие серии 1) Серия 4АМ - модернизация серии 4А. - снижен уровень шума на 5 дБ; - повышены значения некоторых основных параметров; - уменьшена масса АД [17]. 2) Серия АИ – вариант серии 4А, унифицированный для стран, входящих в состав организации Интерэлектро (входили страны – бывшие члены СЭВ). Особенности: - шкала мощностей из 34 ступеней от 2,5 Вт до 400 кВт; - 18 габаритов с высотой осей вращения от 45 до 355 мм; - улучшенные энергетические показатели и пусковые характеристики; - повышенная надежность; - улучшенные виброакустические показатели (уровень шума снижен на 10-15 дБ); - уменьшены расходы активных материалов, в частности, меди на 2,5% и электротехнической стали на 4% [17]. 3) Серии 5А и 6А – разработаны на базе серии АИ. Эти типы двигателей начали выпускать с конца 90-х годов на российских машиностроительных заводах – Владимирский моторный завод и Ярославский машиностроительный завод (ОАО "Eldin"). Особенности: - наличие встроенного термодатчика в лобную часть; - использование современных электроизоляционных материалов; - степень защиты IP55 (для 6А). 4) Серии АТД4 и А4 (не путать с 4А). Высоковольтные АД с напряжениями питания: 6000В (минимальная мощность 200 кВт) и 10000В (минимальная мощность 630 кВт) [2].
14.1.4. Основные направления совершенствования АД [8]: 1) повышение энергоэффективности (КПД и cosj); 2) снижение уровня шума; 3) универсализация; 4) повышение надежности и долговечности; 5) повышение удобства монтажа и эксплуатации.
ГОСТом установлены нормы на КПД АД (ГОСТ 51677-2000) [8]: - нормальный: 76,2% для Р =1,1 кВт и 93,9% для Р =90 кВт; - повышенный: 82,8% для Р =1,1кВт и 95% для Р =90 кВт.
Уровень шума АД характеризуется значениями звуковой мощности и звукового давления, выраженными в децибелах. Достигнуты следующие показатели [8]: - двухполюсные: h =90 мм – 61 дБ, h =350 мм – 82 дБ; - четырехполюсные: h =90 мм – 50 дБ, h =350 мм – 75 дБ.
Можно считать машины бесшумными, если Г<35 дБ; малошумными, если 35<Г<55 дБ; у нормальных микромашин 60<Г<80 дБ.
Универсализация может быть достигнута [8]: - высокой степенью защиты (не ниже IP55), что позволяет использовать их в средах с высоким содержанием пыли и влаги, а также на открытом воздухе; - пусковыми характеристиками, соответствующими требованиям МЭК; - обеспечением длительной работы АД при колебаниях напряжения в сети ±10%; - наличием сервис-фактора, что позволяет использовать АД при температуре окружающей среды до 50°С без снижения мощности.
Надежность и долговечность [8]: Обмотка АД. Обеспечивается температурными запасами – применением класса нагревостойкости F (155°С) при фактических температурах, соответствующих классу В (130°С), что повышает ресурс как минимум вдвое. Подшипники. Правильный выбор и высокое качество обработки посадочных мест, качественная сборка.
В последние 10-20 лет многие фирмы в Америке и Европе предпринимают попытки разработки и выпуска на широкий рынок так называемых энергоэффективных АД, в которых за счет увеличения на 30% массы активных материалов, удается на 1÷5% повысить номинальный КПД при соответствующем увеличении стоимости. В последние годы в Великобритании осуществлен крупный проект создания энергоэффективных двигателей без увеличения стоимости [40].
До этого речь шла о трехфазных АД. Другие исполнения АД.
Двухфазные АД Асинхронный двухфазный электродвигатель имеет на статоре две обмотки, оси которых сдвинуты в пространстве на 90 мех. градусов. На эти обмотки подается напряжение, сдвинутого по фазе на 90 эл. градусов. Применяются в следящих приводах в качестве исполнительных двигателей. Особенности двухфазных АД связаны с требованиями, предъявляемыми к исполнительным двигателям: 1) Линейность механических характеристик и устойчивая работа в широком диапазоне изменения скоростей вращения. Для выполнения этих условий двухфазные исполнительные АД выполняются с повышенным критическим скольжением, что обеспечивается повышенным сопротивлением ротора. 2) Высокое быстродействие. Для выполнения этого требования ротор в ряде конструкций АД выполняется тонкостенным (имеющим малый момент инерции).
Однофазные АД Применяются в бытовой технике (поскольку в бытовых условиях в наличии имеется только однофазная сеть). Достоинства:
Общие для всех асинхронных двигателей: простота конструкции, бесконтактность и, как следствие, высокий ресурс и нетребовательность к обслуживанию. Недостатки: а) Нулевой пусковой момент (для пуска таких АД применяют дополнительные пусковые элементы – пусковые обмотки). б) Невозможность получения частоты вращения выше 3000 об/мин при частоте напряжения питании 50 Гц без использования преобразователя частоты в) Худшие удельно-массовые показатели по сравнению с трехфазными АД: мощность однофазного АД составляет не более 70% от мощности трехфазного АД в том же габарите. г) Однофазные АД имеют более низкую перегрузочную способность по сравнению с трехфазными АД. д) Низкий КПД.
Варианты пуска однофазных АД а) с помощью пусковой обмотки повышенного сопротивления, отключаемой сразу после разгона ротора; б) с помощью конденсатора (отключаемого после пуска или, у конденсаторных АД, включенного все время работы). Время подключения пусковой обмотки к сети обычно не превышает 5 сек. Двигатели с пусковой обмоткой повышенного сопротивления просты по конструкции и дешевы, не имеют дополнительного фазосдвигающего элемента. Двигатели имеют достаточно хорошие пусковые характеристики (кратность начального пускового момента — до 1,5), однако кратность пускового тока достигает 10 и более. К недостаткам двигателей данного типа следует отнести пониженную надежность по сравнению с конденсаторными двигателями из-за возможного выхода из строя пусковой обмотки. Для улучшения пусковых характеристик последовательно с пусковой обмоткой включается пусковой конденсатор, наличие которого приводит к увеличению сдвига фаз и пускового крутящего момента. После пуска конденсатор отключается, поэтому все остальные характеристики двигателя сохраняются такими же, как и у двигателя с пусковой обмоткой повышенного сопротивления.
Синхронные двигатели Не путать с вентильными двигателями на базе синхронных машин. У СД частота вращения ротора определяется частотой вращения магнитного поля статора (частотой напряжения статора): n =60 f / p. У ВД наоборот: частота вращения магнитного поля статора (частота напряжения) определяется частотой вращения ротора f = pn /60. Синхронные двигатели (как и вентильные двигатели) почти всегда (исключение – микродвигатели) работают при многофазном питании обмоток статора, создающих вращающееся магнитное поле.
Достоинства 1) Стабильность частоты вращения в синхронном режиме (частота вращения не зависит от момента нагрузки). 2) Коэффициент полезного действия синхронных двигателей на 1—2 % выше, чем асинхронных [4]. 3) Возможность реализации большего воздушного зазора. В АД зазор должен быть малым, поскольку от этого существенно зависит реактивная составляющая тока статора. Вследствие большей величины воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора синхронных двигателей меньше, чем у асинхронных [9], выше надежность [53], так как меньше вероятность задевания ротора о статор при нестандартных ситуациях.
4) Синхронные двигатели могут работать, не обмениваясь с сетью реактивной мощностью (т.е. с коэффициентом мощности, равным 1). Если необходима выработка реактивной энергии для сети, то СД в режиме перевозбуждения могут отдавать реактивную мощность в сеть (работать при опережающем токе). Для синхронных компенсаторов это единственная функция. В результате улучшается коэффициент мощности сети, уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях [9]. Синхронные двигатели с cosφн = 1 по своей стоимости и потерям энергии всегда имеют преимущество перед асинхронными двигателями, снабженными конденсаторными батареями для компенсации коэффициента мощности до cosφ = 1 [9]. 5) СД менее чувствительны к колебаниям напряжения сети. Это обусловлено тем, что максимальный момент синхронного двигателя пропорционален U, a у асинхронного двигателя U 2. 6) Б о льшая перегрузочная способность М макс/ М ном по сравнению с АД. Отметим, что ее можно еще более увеличить за счет повышения тока возбуждения (например, при кратковременном повышении нагрузки). Дополнительно выделим достоинства и недостатки СД с постоянными магнитами. 1) Сравнительно высокие энергетические показатели (отсутствие потерь в ОВ) [5]. 2) Большая удельная мощность на единицу массы [5].
Недостатки 1) Конструкция синхронных двигателей сложнее, чем короткозамкнутых асинхронных двигателей [9]. 2) Синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением должны иметь источник для питания обмотки возбуждения постоянным током: возбудитель (электромашинный или тиристорный) или иное устройство [9]. 3) Синхронные двигатели в большинстве случаев дороже асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором [9]. 4) Главный недостаток - сложность пуска. В отсутствие вращения средний момент на валу синхронного двигателя равен нулю. Электромагнитный момент, создающийся от взаимодействия вращающегося магнитного поля статора и магнитного потока неподвижной ОВ или магнита, меняет свое направление два раза за период переменного тока. Во время положительного полупериода вращающего момента ротор из-за своей инерционности не успевает тронуться с места и поспеть за вращающимся магнитным полем статора, и попадает под действие тормозного полупериода момента, направленного в противоположную сторону. Чтобы электродвигатель запустился, нужно довести его до частоты вращения, близкой к синхронной, то есть нужно раскрутить ротор в сторону вращения магнитного поля, создаваемого статором [5].
Способы пуска СД 1) При помощи вспомогательного двигателя, который также называют разгонным, или пусковым. В качестве него может использоваться, например, АД. Пусковой АД выбирается с числом полюсов на два меньшим, чем число полюсов запускаемого СД. Мощность разгонного АД составляет 5-15% [19]. Недостатки: громоздко, неэкономично, пускать можно СД только при малой нагрузке [19]. Данный способ в настоящее время практически не используется. 2) Асинхронный пуск синхронного двигателя (наиболее распространен). Для его реализации следует предпринять три действия: а) на роторе размещается дополнительная короткозамкнутая обмотка. Она может быть уложена в пазах или в специальных отверстиях полюсных наконечников (рис.14.4). Ее роль могут выполнять сами массивные полюсные наконечники. Для этого на торцах они соединяются пластинами [19]. Рис.14.4. Короткозамкнутая обмотка СД для асинхронного пуска [45]
б) ОВ отключается от источника питания (чтобы она не создавала магнитный поток). Потому что этот магнитный поток, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает при пуске тормозной момент, препятствующий вращению ротора. в) ОВ замыкается на сопротивление: R п=(8-12)· R ов [19]. В ином случае большая ЭДС, наводящаяся в ОВ при пуске, приведет к большим перенапряжениям на зажимах. Принцип. Вращающееся магнитное поле статора, пересекая проводники короткозамкнутой пусковой обмотки, индуцирует в ней ЭДС и токи (так же, как это происходит и в АД). То есть, в момент пуска двигатель работает как асинхронный. При взаимодействии токов в короткозамкнутой обмотке с магнитным полем статора образуется электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение. Когда частота вращения ротора приблизится к частоте вращения поля статора (s около 0,05), ОВ подключают к источнику питания. Двигатель втягивается в синхронизм и вращается с синхронной скоростью. Короткозамкнутая обмотка не перемещается относительно поля, ЭДС и токи в ней не индуцируются, асинхронный пусковой момент становится равным нулю [26]. Недостаток: большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального значения). Пуск мощного СД может вызвать значительное падение напряжения сети, что отражается на работе других потребителей. Для уменьшения пусковых токов применяют пуск при пониженном напряжении сети (понижение с помощью автотрансформатора) [39]. 3) Частотный пуск с помощью преобразователей частоты. В чем заключается проблема у СД при пуске? Ротор не успевает устремиться за вращающимся магнитным полем статора. Путь решения – при запуске СД постепенно увеличивать частоту напряжения (и скорость вращения вращающегося магнитного поля статора) от 0 до номинального значения. При этом темп увеличения частоты нужно выбрать таким, чтобы с одной стороны ротор успевал вращаться за полем статора, а с другой стороны, чтобы пуск осуществлялся за приемлемое время. Используется для запуска СД с возбуждением от постоянных магнитов, в которых на время пуска нельзя отключить магнитный поток.
Области применения СД 1) Нерегулируемые электроприводы большой мощности с продолжительным режимом работы, т.е. когда не требуются частые пуски, остановки и регулирование скорости вращения. Торможение этих двигателей, в основном, на выбеге [56]. Р н > 200 кВт [9], Р н > 300 кВт [16] и до Рн = 50 000 кВт [9]. При меньших мощностях более предпочтительны АД. При Рн > 300 кВт выгодно использовать синхронные двигатели с cos φH = 0,9 (перевозбуждение) и при Рн > 1000 кВт — с cos φн = 0,8 [9]. Синхронные двигатели обычно выполняются с возбудителем, посаженным на один с ними вал. Поэтому при малых мощностях они менее выгодны, чем асинхронные двигатели. Но, начиная со 100 кВт, а при низких частотах вращения и с меньшей мощности, синхронные двигатели в ряде случаев следует предпочесть асинхронным двигателям. Применение в системах возбуждения полупроводниковых выпрямителей вместо машинных возбудителей позволяет получить достаточно экономичные синхронные двигатели и при сравнительно небольших мощностях [19]. В последние годы положение существенно изменилось вследствие применения современных материалов (постоянные магниты) и средств управления (ключи на относительно большие токи и напряжения и т.д.). Электропривод с синхронными двигателями стал управляемым, существенно расширился диапазон мощностей, что позволило ему занять ведущие позиции в станкостроении, робототехнике, гибких производственных системах и т.п. 2) В качестве синхронных компенсаторов.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 83; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.229.50.161 (0.122 с.) |